悬臂式掘进机切割作业系统的优化设计

将影响切割作业的主要设计参数和各子系统，包括切割头系统主参数、切割臂的升降和回转操纵系统、机器稳定系统，合为一个切割作业系统，进行了优化设计。从整机切割作业的性能要求出发，通过模拟掘进机的切割作业过程，提出了各性能参数指标量化的方法，以及系统之间相互匹配的基本思想，建立了优化设计模型，开发了相应的程序。     

不同工况下掘进机截割性能多目标优化

为了提高掘进机的截割效率，以掘进机截割部的运动参数为设计变量，研究悬臂式纵轴掘进机的截割头自转速度、摆动速度等运动参数对截割性能的影响，用MATLAB模拟各性能参数变化规律，以单个截齿载荷分析为基础，建立截割头各向载荷数学模型，根据现场经验给定运动参数设计空间，建立截割头的截割阻力、负载转矩、截割比能耗和截割生产率目标函数，采用线性加权法将多个优化目标转为单个目标，分别给出正常工况和夹矸工况的加权系数，求解截割运动参数最优配置，在EDEM仿真软件中对优化前后的截割性能进行验证，结果表明最优运动参数下的掘进机综合截割性能更优，截割能力、破岩能力提升，截割比能耗降低，生产率得到了显著提高，产尘量得到了一定程度的控制。     

基于惯性导航技术的掘进机位姿测量系统研究

为实现掘进机位姿无人化、高精度的自主测量功能,提出了基于惯性导航技术的掘进机位姿测量系统并对其可行性进行分析研究。根据掘进机实际工况,提出了掘进机空间位姿参数,建立了位姿测量系统的数学模型,应用MATLAB进行仿真分析研究,得出了掘进机空间位姿参数在不同掘进进尺及掘进时间情况下的变化规律。     

ZBZ160型矿用掘进机在使用过程中的结构性能分析

以ZBZ160型矿用掘进机为分析对象,采用ABAQUS软件建立了掘进机的仿真模型,开展了设备在2种工况下的结构性能研究,得出:回转台、油缸等部件是整个结构中的受力最大部件,在恶劣工况下作业,极容易出现结构失效的安全隐患,从不同角度提出了掘进机中关键部件的结构优化改进措施,这对指导掘进机的优化改进、提高其结构性能及作业效率具有重要指导和参考意义。     

不同钻进参数掘进机切屑图的模拟研究

纵轴式掘进机在钻进过程中，截齿做绕截割头的轴线旋转和轴向推进的合成运动，轨迹是空间螺旋线，本文通过对截齿钻进的运动分析，建立了齿尖的坐标方程，利用MAT-LAB编程，判断相邻截齿截割的崩落线交点，确定截槽的形状，从而画出掘进机钻进工况下的切屑图，通过改变各参数，得到了各种工况下的切屑图，并分析了各参数对切屑形状和截割性能的影响，为合理选择掘进机的参数提供了依据。     

煤矿掘进机智能诊断与维修方案研究

受井下工作环境恶劣及工作强度较大等因素影响,掘进机在运行期间极易发生各类机械、液压及电气故障,严重影响煤矿正常作业安全及效率。针对上述问题,本文对掘进机常见故障及相应诊断策略进行研究,提出了一种采用多传感器融合技术的掘进机运行状态监测及故障智能诊断系统设计方案,在获取掘进机各关键部位工况参数的同时对各类故障进行诊断报警,并对不同故障维修及日常维护措施进行探讨,及时排除故障隐患,保证掘进作业安全高效进行。     

掘进机行走机构的设计要求探讨

本文以提高掘进机的行走性能为前提,对行走机构的设计要求进行理论分析和探讨。提出履带行走机构在掘进机中的各项功能后,明确了行走机构的工作原理和设计要求。对设计要求进行探讨后,进而选用行走机构不同要求的设计参数和结构型式,对不同功率掘进机的行走部进行三维建模设计和理论分析,从而提高掘进机在不同工况下掘进作业时的稳定性和适应能力。     

基于RBF的掘进机自适应PID推进控制系统

针对掘进机在进行巷道掘进作业时的掘进速度和工作压力匹配度不高,导致影响巷道掘进效率和掘进机使用寿命的问题,提出了RBF神经网络算法与自适应PID控制原理相结合的系统控制方案,设计了能对系统工作时的推进速度和工作压力进行优化配并自动跟进系统目标轨迹的自适应控制器。利用AMEsim及MATLAB仿真分析软件建立掘进机推进系统的联合仿真分析模型,对掘进机在不同载荷工况下掘进速度和工作压力的匹配性问题进行了研究,结果表明该控制系统能够提高掘进机在不同工况下掘进速度和工作压力的匹配性,对掘进过程中的负载扰动具有较强的抑制效果,提升了掘进机的工作效率和使用寿命。     

新型冲击破岩掘进机工作机构疲劳寿命分析

为探究新型冲击破岩掘进机工作机构的结构性能,根据建立的虚拟样机仿真模型选取2种典型工况进行分析;利用建立的冲击锤力学模型求得凿入力;利用ANSYS对该工作机构的2种典型工况进行疲劳寿命分析。研究表明,工作机构疲劳寿命较低的部位主要集中在各构件的铰接处;最低寿命出现在液压冲击锤与转锤液压缸的铰接处为4.937×10~7;不同步(偏载)的疲劳寿命明显低于同步(正载);工况1(正常作业姿态)的疲劳寿命明显高于工况2(极限作业姿态);新型冲击破岩掘进机工作机构满足疲劳寿命要求。     

掘进机牵引力和牵引阻力分析

掘进机牵引力的大小直接影响到机器在各种工况下的正常行走,因此必须选配合理的牵引力。对掘进机牵引力和牵引阻力进行理论分析,推导出设计掘进机的牵引力和牵引阻力的关系公式,对设计掘进机行走部的牵引力提供参考。     

矿用悬臂式掘进机PLC控制的截割控制系统设计研究

随着控制技术的不断提升,掘进机截割控制系统已无法较好地满足当下设备的使用需求,对截割控制系统进行优化改进设计,已成为当下重要的研究方向。重点分析了掘进机的作业环境及截割控制系统要求,开展了截割控制系统的设计研究,并进一步对该系统进行了应用验证,由此验证了该控制系统的运行可靠性,并对提高截割部分及掘进机整机的运转效率及安全性起到了积极的改善作用。也为后期开展掘进机的改进提供了参考。     

掘进机挖掘性能主要影响因素研究

通过对影响挖掘性能的主要因素进行综合分析,讨论了掘进机性能、地质条件、工作过程和作业环境等对挖掘性能的影响,提出影响挖掘性能的关键是掘进机性能,其次是地质条件,作业环境和挖掘工艺等。在进行井矿设计和掘进机设计时要考虑多方面影响因素,保证挖掘性能的最优化。     

EBZ200型综掘机在拱形巷道掘锚一体化作业的研究及应用

针对目前梅花井煤矿使用综掘机进行巷道掘进、人工使用锚杆钻机进行锚固支护的方式,提出了一种在综掘机机身安装锚杆钻机、临时支护和工作平台的方法,通过改进设备以及优化巷道掘进工艺,提高巷道掘进速度,降低劳动强度,实现掘锚一体化作业。现场应用证明,综掘机改为掘锚一体机,集掘进、支护于一体,减少了巷道掘进过程中人工搬用锚杆钻机的工序,提高了掘进速度。     

悬臂式掘进机远端监控系统设计

煤矿井巷道悬臂式掘进机广泛应用于煤、软岩巷道及中等硬度的半煤岩巷道中,掘进工作面现场环境异常恶劣,操作人员不宜在掘进工作面工作,设计一种掘进机远端操作台,该远端操作台能显示掘进各项参数和各种故障报警信息,实现掘进机履带行走、截割头升降回转伸缩、星轮正反转、一运正反转、后支撑升降、油泵电机启停、截割电机启停等所有动作的控制。同时在巷道掘进工作面处安装防爆摄像头,画面信号通过同轴视频电缆传输至远端操作台上的显示屏,实现掘进机的远端监控。     

A new model to predict roadheader performance using rock mass properties

Prediction of roadheader performance plays a significant role in the plan of tunnel construction, which is influenced by different key parameters, including rock strength, discontinuity in rock mass, type and specifications of roadheader machine, and brittleness. The main aim of this study is to build a robust empirical equation based on rock mass properties for the roadheader performance prediction. For achieving the aim, a dataset composed of roadheader performance rate and rock properties is established using the dataset compiled from an underground coal mine located in a remote rugged desert environment some 85 km south of Tabas City in mid east Iran. By using gathered data, the statistical analyses are conducted between rock mass properties and roadheader performance to find whether there is a significant relationship between input variables and roadheader performance. The results show that rock mass properties have a considerable impact on the rate of the roadheader performance. It is demonstrated that the proposed model can accurately predict the roadheader performance as a function of rock mass properties.     

掘进机星轮结构尺寸的研究确定

通过对星轮装载机构参数的理论分析,介绍了星轮结构尺寸的确定方法,并且给出了一种星轮装载机构的具体尺寸,在实际运行中,大大提高了掘进机的装载效率,为星轮装载机构的研究设计提供了参考依据。     

新型掘进机用第一运输机设计

掘进机第一运输机负责运输物料,其运输效率直接决定了掘进机的工作效率。针对目前掘进机工作过程中经常遇到的卡链、飘链等现象,提出了一种将螺旋输送机应用于掘进机的设计方案,探讨了螺旋输送机主要参数的设计方法,并对螺旋输送机的关键部件进行了有限元分析,校验了关键部件的强度和6阶固有频率,得到了可靠的分析结果,为螺旋输送机在掘进机上的应用提供了依据。     

履带架三维结构拓扑优化及ANSYS实现

履带架作为掘进机行走机构的主要部分,它的设计质量将直接影响整机的工作可靠性。首先讨论了结构拓扑优化方法,其次分析了履带架工作过程受力情况,在此基础上提出了基于拓扑优化方法与有限元技术相结合的履带架快速设计方法,提高了履带架的设计效率及其可靠性。     

耙装机+掘进机前进斜切扩帮的实践与应用

施工切眼导硐后,为提高矮断面扩帮工效和安全系数,在掘进机前方40~45m待扩帮段安装耙装机,支设超前单体与煤壁之间形成出煤通道,施工期间掘进机截割头左右反复“摆煤”,将煤摆至出煤通道内,耙斗在出煤通道内耙装,掘进机向前分段进行斜切扩帮作业,分段结束后耙装机后退式移机,日均进尺达到13m,提高了效率。     

基于岩石截割试验的悬臂式掘进机设备优化选型

如何将悬臂式掘进机与金属矿岩体特性、采矿方法、采矿工艺相结合,进行合适的设备选型,成为制约掘 进机顺利使用及效率发挥的重点。通过分析悬臂式掘进机截齿截割破岩过程,以金属矿掘进机机械采矿为研究背 景,提出了悬臂式掘进机设备优化选型方法。以实际矿山为研究对象,获取矿山现场岩样来开展单截齿截割破岩试 验,测试截齿破岩的最大截割力与比能耗。将１６０、２００、２６０、３８０型号悬臂式掘进机截割头截齿截割力转化为单截齿 截割破岩力,并与截齿截割破岩试验结果进行对比,以此推荐满足破岩能力要求的掘进机截割功率。基于上述研究 成果,对实际工况下截割效率与生产能力进行预测,详细测算其采矿作业技术经济指标,从而实现对悬臂式掘进机进行 优选,最终推荐适用于矿山的悬臂式掘进机设备型号为２６０型。通过上述方法创新了地下非煤矿山掘进机设备选型方 法,弥补了传统仅靠岩石单体强度经验推荐掘进机的缺陷,适用于我国非煤金属矿山的悬臂式掘进机设备优化选型。